humedales artificiales; una propuesta...
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HUMEDALES ARTIFICIALES; UNA PROPUESTA PARA LA MITIGACIÓNDE LA
CONTAMINACIÓN HÍDRICA DE LA QUEBRADA LA NUTRIA, DE LOS CERROS
ORIENTALES DE BOGOTÁ D.C.
AURA RAQUEL ZAPATA PALACIO
UNIVERSIDAD DE MANIZALES
FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS
MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE
MANIZALES, COLOMBIA
2014
HUMEDALES ARTIFICIALES; UNA PROPUESTA PARA LA MITIGACIÓNDE LA
CONTAMINACIÓN HÍDRICA DE LA QUEBRADA LA NUTRIA, DE LOS CERROS
ORIENTALES DE BOGOTÁ D.C.
AURA RAQUEL ZAPATA PALACIO
Trabajo de investigación presentado como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Desarrollo Sustentable y Medio Ambiente
Director (a):
Jhon Fredy Betancur (Esp., PhD)
Línea de investigación:
Biosistemas Integrados
UNIVERSIDAD DE MANIZALES
FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS
MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE
MANIZALES, COLOMBIA
2014
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Nota de Aceptación
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Firma del presidente del jurado
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Firma del jurado
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Firma del jurado
Bogotá, Agosto de 2014
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DEDICATORIA
A Dios por darme la docencia como la Misión de mi vida .A mi esposo Wenceslao, por su
constante apoyo y motivación. A mi hijo Wences, por su presencia en mi vida. A mi madre
Hieser y mis hermanos Jesús, Javier, Florenia y Carlos y sus familias por estar siempre a
mi lado.
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CONTENIDO
RESUMEN .............................................................................................................. 12
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 14
1. CONTEXTUALIZACIÓN..................................................................................... 15
1.2 Pregunta de la investigación ............................................................................. 15
1.3 Objetivos ........................................................................................................ 16
2. MARCO DE REFERENCIA .................................................................................. 19
2.1 Fundamentación teórica Antecedentes investigativos ........................................... 20
2.1.1. Humedales artificiales: .............................................................................. 20
2.1.2. Clasificación de los Humedales Artificiales ................................................. 22
2.1.3. Tipos de humedales artificiales según el flujo de agua: ................................. 25
2.1.4. Componentes del Humedal Artificial: ........................................................ 29
2.2 Estado del Arte de Humedales Artificiales ......................................................... 36
METODOLOGÍA .................................................................................................... 38
RESULTADOS ........................................................................................................ 44
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 53
REFERENCIAS ....................................................................................................... 56
ANEXOS………………………………………………………………………………….61
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Descripción de plantas Macrófitas (Utilizadas para la Prueba Piloto). ................ 32
Tabla 2.Parámetros de calidad del Agua ...................................................................... 39
Tabla 3.Tabla Listado de actores sociales localidad cuarta de San Cristobal .................... 43
Tabla 4. Parámetros Físicos Quebrada la Nutria ........................................................... 44
Tabla 5.Parámetros Químicos Quebrada la Nutria. ....................................................... 44
Tabla 7.Eficiencia del Buchón de Agua (Dichondra) ................................................... 46
Tabla 8.Eficiencia de la Oreja de Ratón...................................................................... 47
Tabla 9.Eficiencia de Lechuga de Agua ...................................................................... 48
Tabla 10.Tabla comparativa de Eficiencia de Macrófitas ............................................. 49
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1.Clasificación de los Humedales Artificiales ¡Error! Marcador no definido.
Figura.2.Plantas Acuaticas (Adaptado de Tchobanoglous.G Aquatic plants ¡Error!
Marcador no definido.
Figura.3.Macrofitas 24
Figura.4.Humedal Artificial de Flujo Superficial Libre 25
Figura 5.Humedales de Flujo Subsuperficial (SFS) ¡Error! Marcador no definido.
Figura. 6.Humedal de Flujo Subsuperficial Horizontal ¡Error! Marcador no definido.
Figura.7.Humedal de Flujo Subsuperficial Vertical ¡Error! Marcador no definido.
Figura. 8.Macrófitas utilizadas más comúnmente en humedales artificiales 35
Figura. 9.Volumen de Agua para Prueba Piloto. ¡Error! Marcador no definido.
Figura.10.Eficiencia de Macrófitas 41
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LISTA DE ANEXOS
Anexo.1.Imagen. Zona Topográfica Baja de la Quebrada La Nutria………………...61
Anexo 2.Fotografía.Fotografías Quebrada la Nutria…………………………………62
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RESUMEN
Debido a la contaminación hídrica que presenta la Quebrada La Nutria de los Cerros Orientales de
Bogotá, se propone realizar en el Parque Ecológico Distrital de Montaña Entre Nubes, la
construcción de 6 pozos de contención a forma de humedales artificiales subsuperficial vertical,
que por su topografía facilitará no solo su incorporación con el ecosistema natural sino también
la entrada y salida natural del agua a los pozos, reduciendo costos de inversión y funcionamiento
para descontaminar las aguas, utilizando principalmente el Buchón de Agua (Eichhornia crassipes),
considerada como una de las macrófitas más invasoras para lograr un su control, regulación y
utilización, como materia para compost que garantizará su desempeño.
Palabras claves
Humedales artificiales, aguas residuales, quebrada, macrófitas, buchón de agua.
Abstract
Due to water pollution presents in the Quebrada La Nuetria the Eastern Hiills of Bogota, to
propose for the District Ecological Park Mountain Entre Nubes, build 6 wells containment
like artificial wetland, vertical subsurface, that by its topography facilitate not just joining
the natural ecosystem, also the input and output of water naturally fron the wells, reducing
investment and operating costs for decontamination of water, mainly using water hyacinth
(Eichhornia crassipes), regarded as one of the most invasive macrophytes to achieve
control, regulation and use as compost material for performance guarantee.
Keyword
Constructed wetlands, sewage, ravine, phytoremediation, macrophytes, water hyacinth,
mouse ear, Eichhornia crassipes, contaminated wáter, water pollution.
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14
INTRODUCCIÓN
Son innumerables las definiciones que encontramos sobre humedales naturales, pues varía
dependiendo del ecosistema que integren.
Dentro de un ecosistema natural, los humedales cumplen entre otras, dos funciones
fundamentales, la primera, la de depurar las aguas que a él llegan, luego de ser utilizadas en
diferentes actividades antropogénicas y la segunda, contener aguas en épocas de lluvias y
evitar inundaciones e irlas liberando paulatinamente en tiempos secos.
Bogotá D. C, analizado como un inmensurable ecosistema, esta estratificado desde los
Cerros Orientales donde encontramos alturas que oscilan entre 2.575 y 3.650 msnm,
descendiendo paulatinamente hasta la sabana del mismo nombre, con alturas entre 2640 y
2680 msnm.
Factores como el crecimiento poblacional y el urbanismo sin control distrital han generado
impactos ambientales en el componente hídricos de muy alta significancia, que van desde
la contaminación, invasión y desviación de las quebradas en los Cerros Orientales, hasta el
desecamiento por relleno con escombros de los humedales naturales.
Ante este panorama devastador, aparecen los humedales artificiales o construidos como una
alternativa de mitigación de los impactos sobre el recurso hídrico, que luego de ser
estudiados en diferentes escenarios, resultan atractivos por aspectos que como bajos costos
de construcción y mantenimiento, adaptación al paisaje natural y Reducciones de los
niveles de contaminación hídrica.
El presente trabajo HUMEDALES ARTIFICIALES; UNA PROPUESTA PARA LA
MITIGACIÓNDE LA CONTAMINACIÓN HÍDRICA DE LA QUEBRADA LA
NUTRIA, DE LOS CERROS ORIENTALES DE BOGOTÁ D.C., utilizando metodología
de observación, experimentación con prototipos y de naturaleza participativa, donde la
comunidad aledaña a la Quebrada se convierte en un actor social de relevancia en el
cuidado, conservación y mantenimiento de los humedales artificiales.
Los humedales artificiales pueden ser clasificados en dos tipos, de flujo superficial y de
flujo subsuperficial (horizontal y vertical) y dadas las condiciones topográficas del terreno
donde serían construidos, el humedal de flujo subsuperficial vertical, por su efectividad,
ya que en presencia de la macrófita flotante, buchón de agua (Eichhornia crassipes), la cual
resulto eficiente para la remoción de contaminantes a nivel experimental y con el apoyo de
la comunidad se espera que los humedales artificiales resulten efectivos para mitigar el
impacto ambiental hídrico de la Quebrada La Nutria y se conviertan en una alternativa
viable no solo para este contexto sino también para las demás quebradas de los Cerros
Orientales.
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1. CONTEXTUALIZACIÓN
1.1. Problemática
La quebrada La Nutria, nace en los cerros surorientales, en la localidad de San Cristóbal,
arriba de la antigua carretera al Llano. Es afluente de la quebrada Chingaza y su recorrido
lo realiza, en su mayor parte en predios del Parque Ecológico de Montaña Entrenubes
(PEDMEN), bordeando el cerro Juan Rey en dirección oriente a noroccidente. (Secretaría
Distrital de Ambiente, 2009, Pág. 22). A la altura del PEDMEN y los barrios Los Pinos, La
Belleza, El Triunfo, entre otros, la quebrada es de régimen permanente, alimentada por la
quebrada Verejones. Tiene contaminada sus aguas casi desde su nacimiento y a lo largo de
todo el recorrido, de 1400 metros aproximadamente.(Ver Anexo 1,2,3)
La contaminación se inicia con el uso agropecuario que tiene su ronda, arriba de su cruce
por la antigua vía al Llano, aguas abajo la contaminación va seguida por los vertimientos
de las ladrilleras, los vertimientos de aguas negras de los barrios vecinos que no cuentan
con red de alcantarillado, ya que algunos son ilegales, a lo cual se suman las disposición
inadecuada de escombros, basura y deslizamientos.
“A pocos metros de la depresión que separa el cerro Juan Rey y la cuchilla de Guacamayas,
la quebrada La Nutria desemboca en la quebrada Chiguaza, afluente importante del río
Tunjuelo” (Corporación Suna Hisca, s/f, Pág. 1-144) quien metros más abajo se descarga
sus aguas al rio Bogotá, lo que encadena eslabón a eslabón la contaminación hídrica a nivel
nacional
1.2 Pregunta de la investigación
¿Cuáles son los componentes específicos del humedal artificial para que este resulte
eficiente, eficaz y efectivo en la mitigación de la contaminación hídrica de la quebrada la
Nutria?
16
1.3 Objetivos
Objetivo General:
Analizar los humedales artificiales como una alternativa de descontaminación hídrica para
la quebrada La Nutria
Objetivos específicos:
Realizar análisis físicos, químicos y biológicos de las aguas de la quebrada La
Nutria estableciendo los parámetros contaminantes.
Determinar cuál es la planta acuática más eficiente en el proceso de
descontaminación según las características del agua y del terreno.
Identificar los actores sociales del contexto que puedan involucrase en la
preservación, control y cuidado de los humedales artificiales, evitando que la
macrófita se convierta en una especie invasora.
1.5 Justificación
“La contaminación del agua es un problema local, regional y mundial; el crecimiento
demográfico, la industrialización y la concentración urbana, contribuyen a lo que hoy día es
la mayor amenaza para el hombre contemporáneo.”( https://docs.google.com, s/f , Pág. 3)
A nivel local, el Distrito Capital,
“La Secretaría Distrital de Ambiente (SDA) realiza anualmente el informe
sobre los resultados del seguimiento a las condiciones de la calidad del
agua de la capital colombiana, de acuerdo con el Decreto 3100 de 2003
del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, que
establece que las "”¦Autoridades Ambientales Competentes deberán
efectuar Programas de Monitoreo de las fuentes hídricas en por lo menos,
los siguientes parámetros de calidad: DBO, SST, DQO, OD, Coliformes
Fecales y pH. Los resultados del programa de monitoreo deberán ser
reportados anualmente al Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo
Territorial y ser publicados por las respectivas Autoridades Ambientales
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Competentes en medios masivos de comunicación” (Observatorio
Ambiental de Bogotá, s/f, 2013)
El informe para el periodo 2011 – 2012 señala que
“En los últimos años, la operación de la Red de Calidad Hídrica de
Bogotá ha generado el conocimiento suficiente sobre el recurso hídrico
superficial para evidenciar que los principales ríos de la cuidad Torca,
Salitre, Fucha, Tunjuelo; gozan de una buena calidad de agua en la
entrada al perímetro urbano u, a medida que se avanza en la ciudad, su
calidad se deteriora de manera considerable. Los resultados que se han
obtenido en los últimos tres años de seguimiento al recurso hídrico
muestran la necesidad de concertar los esfuerzos en la mejora y
ampliación de la infraestructura de saneamiento, a fin de responder a las
necesidades actuales y futuras, y así evidenciar cambios significativos en
la calidad del agua de los ríos de la ciudad. El gran reto de la cuidad en
pro de la recuperación de corrientes superficiales es la eliminación total
de los vertimientos directos e indirectos sobre ríos y quebradas de la
cuidad. Las cuencas medias y especialmente las bajas muestran un
deterioro importante de la calidad, poniendo en evidencia la prioridad de
orientar las obras a los puntos críticos de contaminación” (Universidad de
los Andes, Facultad de Ingeniería, Pág. 17)
“La contaminación del agua es la incorporación al agua de materias
extrañas como microorganismos, productos químicos, residuos
industriales y de otros tipos o aguas residuales. Estas materias depositadas
en forma desmedida sobrepasan la capacidad natural depuración del agua,
deterioran la calidad de la misma y la hacen inútil para los usos
pretendidos” (Universidad Mariano Gálvez, 2012, Contaminación del
Agua).
La quebrada La Nutria, se constituye en el límite natural norte del área protegida con los
barrios de la localidad cuarta San Cristóbal, en Bogotá D.C; a la altura del Parque Distrital
de Montaña Entrenubes y los barrios Los Pinos, La Belleza, El Triunfo, entre otros. La
quebrada es de régimen permanente, alimentada por la quebrada Verejones y por los
vertimientos de aguas negras de los barrios vecinos que no cuentan con red de
alcantarillado. (Corporación Suna Hisca, s/f, pág. 144).
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A pocos metros de la depresión que separa el cerro Juan Rey y la cuchilla de Guacamayas,
la quebrada La Nutria desemboca en la quebrada Chiguaza, afluente importante del río
Tunjuelo. (Corporación Suna Hisca, s/f, pág. 1-144).
A lo largo de sus 1400 metros de recorrido, la quebrada La Nutria, recibe vertimientos de
aguas residuales de actividades domésticas, residuos sólidos tales como escombros,
muebles y enseres y demás basuras generadas por los habitantes rivereños. . (Corporación
Suna Hisca, s/f, pág. 1-161-1-163).
Los humedales artificiales consisten normalmente es el cultivo de plantas superiores
(macrófitas) dispuestas en lagunas, tanques o canales poco profundos. El efluente; que para
el caso será la quebrada La Nutria, pasaría a través del humedal durante y tendría un
tiempo de retención. Allí el efluente es tratado a través de varios procesos físico-químicos
y bacteriológicos naturales con las macrófitas, durante su estancia en los humedales
(Fernández, pág. 79).
“El oxígeno necesario para estos procesos seria suministrado por las propias plantas, que
forman por fotosíntesis o toman del aire e inyectan hasta la zona radicular. La transferencia
de oxígeno hacia la zona radicular por parte de estas plantas acuáticas es un requisito
imprescindible para que la eliminación microbiana de algunos contaminantes se realice con
eficacia, estimulando además la degradación de materia orgánica y el crecimiento de
bacterias nitrificantes.”(Acevedo, Croche, Fernández, López, 2007, Pág. 4).
Finalmente el agua gradualmente descontaminada volvería a su efluente natural y se
incorpora con el medio.
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2. MARCO DE REFERENCIA
En la localidad cuarta de San Cristóbal, de Bogotá D.C, se encuentra la cuenca alta del río
Teusacá, el cual nace en la laguna del Verejón en el Páramo de Cruz Verde y cuenta con
varios tributarios denominados quebrada, por su recorrido abrupto por entre montañas,
entre las más conocidas se tiene La Verejones, La Esperanza, Tembladores, Montañuela,
El Tagual, Honda, El Barro, Farías, El Barrito y La Centella. Igualmente en la localidad
existen gran cantidad de nacimientos y quebradas de gran importancia, de las cuales los
habitantes toman el agua para uso doméstico y una serie de micro cuencas de cañadas y
quebradas cuyos nacimientos están localizados en la parte alta de los Cerros Orientales.
(Secretaria Distrital de Ambiente, 2009. Pág. 1-59).
La Quebrada La Nutria, Aunque no hace parte como tal del parque Entrenubes, se
constituye en el límite natural norte del área protegida con los barrios de la localidad cuarta
San Cristóbal. A la altura del parque y los barrios Los Pinos, La Belleza, El Triunfo, entre
otros, la quebrada es de régimen permanente, alimentada por la quebrada Verejones y por
los vertimientos de aguas negras de los barrios vecinos que no cuentan con red de
alcantarillado.
La dirección del flujo de la escorrentía es de sur oriente a sur occidente, en su recorrido de
1400 metros desciende abruptamente de 3500 a 2650 msnm (secretaria Distrital de
Ambiente). La precipitación tiene un régimen mono modal, con los valores más altos a
mediados del año, a diferencia de la zona norte y de la cuenca del Teusacá (zona más
oriental), donde el régimen es bimodal, con los valores más altos en abril y mayo y octubre
y noviembre.
“Las temperaturas medias anuales varían desde los 8.4°C, sobre la cota 3.100 m.s.n.m., a
los 13°C sobre la cota 2.750 m.s.n.m.” (Secretaria Distrital de Ambiente, 2009, Aspectos
Físicos).
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2.1 Fundamentación teórica Antecedentes investigativos
2.1.1. Humedales artificiales:
Definición
“Los humedales artificiales son sistemas de fitodepuración de aguas residuales. El sistema
consiste en el desarrollo de un cultivo de macrófitas enraizadas sobre un lecho de grava
impermeabilizado. La acción de las macrófitas hace posible una serie de complejas
interacciones físicas, químicas y biológicas a través de las cuales el agua residual afluente
es depurada progresiva y lentamente.” (Andrade, et al., 2010. pág. 7).
El tratamiento de aguas residuales para depuración se lo realiza mediante sistemas que
tienen tres partes principales:
1. Recogida
2. Tratamiento
3. Evacuación al lugar de restitución
Los humedales construidos se han utilizado para tratar una amplia gama de aguas
residuales:
Aguas domésticas y urbanas.
Aguas industriales, incluyendo fabricación de papel, productos químicos y farmacéuticos,
cosméticos, alimentación, refinerías y mataderos entre otros.
Aguas de drenaje de extracciones mineras.
Aguas de escorrentía superficial agrícola y urbana.
Tratamiento de fangos de depuradoras convencionales, mediante deposición superficial en
humedales de flujo subsuperficial donde se deshidratan y mineralizan.
Cuando el agua llega a una estación depuradora, pasa por una serie de tratamientos que
extraen los contaminantes del agua y reducen su peligro para la salud pública. El número y
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tipo de tratamientos dependen de las características del agua contaminada y de su destino
final.
Estos sistemas purifican el agua mediante remoción del material orgánico (DBO), oxidando
el amonio, reduciendo los nitratos y removiendo fósforo. Los mecanismos son complejos e
involucran oxidación bacteriana, filtración, sedimentación y precipitación química
El funcionamiento de los humedales artificiales se fundamenta en tres principios básicos:
La actividad bioquímica de microorganismos, el aporte de oxígeno a través de los vegetales
durante el día y el apoyo físico de un lecho inerte que sirve como soporte para el
enraizamiento de los vegetales, además de servir como material filtrante eliminan
materiales disueltos y suspendidos en el agua residual y biodegradan materia orgánica hasta
mineralizarla y formar nuevos organismos.
Los humedales tienen tres funciones básicas que les confieren atractivo potencial para el
tratamiento de aguas residuales: fijan físicamente los contaminantes en la superficie del
suelo y la materia orgánica, utilizan y transforman los elementos por medio de los
microorganismos y logran niveles de tratamiento consistentes con un bajo consumo de
energía y poco mantenimiento.
La fitodepuración, en este caso, se refiere a la depuración de aguas
contaminadas por medio de plantas superiores (macrófitas) en los
humedales o sistemas acuáticos, ya sean éstos naturales o artificiales. El
término macrófitas, dado su uso en el lenguaje científico, abarca a las
plantas acuáticas visibles a simple vista, incluye plantas acuáticas
vasculares, musgos, algas y helechos. Constituyen fitosistemas, porque
emplean la energía solar a través de la fotosíntesis. Básicamente, se trata
de captar la luz solar y transformarla en energía química, que es usada en
su metabolismo para realizar funciones vitales. Al realizar la planta sus
funciones vitales, colabora en el tratamiento de las aguas. (Andrade, et al.,
2010. pág. 8).
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Los humedales artificiales son una alternativa para la reducción de la contaminación
generada por aguas residuales. Es posible obtener buenos rendimientos en la depuración de
aguas residuales domésticas, siempre y cuando el diseño y la operación del humedal se
ajusten a las características del agua residual y del terreno donde se construirá. Además,
también hay experiencias documentadas que demuestran la capacidad de la depuración en
una amplia variedad de tipos de contaminación, que incluyen efluentes con altas cargas
orgánicas, depuración de contaminantes orgánicos y otros. (Curt, 2010. pág. 61-77).
Al considerar las anteriores características del terreno y las condiciones climáticas que
priman en Colombia y específicamente en los cerros orientales costado sur de Bogotá D.C,
se puede afirmar que los humedales artificiales son una solución razonable, económica,
ecológica y sostenible para el tratamiento de las aguas residuales del país. (Organización
Productores Piscicultores, 2009, Pág. 28)
Es indudable que los humedales artificiales son ecosistemas que pueden ser utilizados para
el tratamiento aguas residuales de manera segura, confiable, estética y económica. La
remoción de contaminantes es eficiente y dada las condiciones topográficas del sector no se
invertirían en energía adicional para su funcionamiento. El ejercicio de estos sistemas de
tratamiento se basa en la actividad combinada de plantas, microorganismos y sustratos, que
en conjunto propician una depuración eficiente.
2.1.2. Clasificación de los Humedales Artificiales
23
Figura 1.Clasificación de los Humedales Artificiales
Los humedales artificiales pueden ser clasificados (figura 1) según
Tipo de vegetación
Tipo de forma de vida de la vegetación
Tipo de circulación de flujo de agua
Según el tipo de vegetación o macrófitas que empleen en su funcionamiento pueden ser:
Macrófitas fijas al sustrato (enraizadas)
Macrófitas flotantes libres.
Figura 2.Plantas Acuáticas (Adaptado de Tchobanoglous.G Aquatic plants
for wastertreatmen
Fuente: (Gómez, 2009, Párr. 9)
Considerando la forma de vida de estas macrófitas, los humedales artificiales pueden ser
clasificados en:
24
Sistemas de tratamiento basados en macrófitas de hojas flotantes: principalmente
angiospermas sobre suelos anegados. Los órganos reproductores son flotantes o aéreos.
Sistemas de tratamiento basados en macrófitas sumergidas: comprenden algunos
helechos, numerosos musgos y carófitas y muchas angiospermas. Se encuentran en toda la
zona fótica (a la cual llega la luz solar), aunque las angiospermas vasculares sólo viven
hasta los 10 m de profundidad aproximadamente. Los órganos reproductores son aéreos,
flotantes o sumergidos.
Sistemas de tratamiento basados en macrófitas enraizadas emergentes: en suelos
anegados permanente o temporalmente; en general son plantas perennes, con órganos
reproductores aéreos.
Figura.1.Macrofitas
Figura.3.Macrofitas
Fuente: Universidad de Federal de São Carlos, Facultad de Ciencias, s/a, Macrófitas.
25
2.1.3. Tipos de humedales artificiales según el flujo de agua:
Los humedales basados en macrófitas enraizadas emergentes pueden ser de dos tipos, de
acuerdo a la circulación del agua que se emplee:
Humedales de flujo superficial: si el agua circula en forma superficial por entre los tallos de
las macrófitas.
Humedales de flujo subsuperficial, si el agua circula por debajo de la superficial del estrato
del humedal.
Humedales artificiales de flujo superficial (FWS)
Los sistemas de flujo superficial son aquellos donde el agua circula preferentemente a
través de los tallos de las plantas y está expuesta directamente a la atmósfera. Este tipo de
humedales es una modificación al sistema de lagunas convencionales. A diferencia de éstas,
tienen menor profundidad (no más de 0,6 m) y tienen plantas (Figura 4).
Figura 4.Humedal Artificial de Flujo Superficial Libre
Fuente: Alianza por el Agua. (s/f).Humedal Artificial de Flujo Superficial Libre
26
En términos de paisaje, este sistema es bastante recomendable por su capacidad de albergar
distintas especies de peces, anfibios, aves, entre otras. “Pueden constituirse, en lugares
turísticos y en sitios de estudio de diferentes disciplinas por las complejas interacciones
biológicas que se generan y establecen”.(Andrade et al, 2010. pág. 9).
En el sistema de humedal artificial a flujo libre superficial, (FWS), el nivel de agua está
sobre la superficie del terreno, la vegetación está sembrada y fija o suelta y libre
emergiendo sobre la superficie del agua es principalmente superficial, lo que se
aprovechará para incorporar un sistema de aireación aprovechando el nivel de inclinación
del terreno dando un valor agregado a este modelo de humedal artificial.
Figura 5.Humedales de Flujo Subsuperficial (SFS)
Fuente: (Becerra et al, 2007, Pág. 35)
“Los sistemas de flujo subsuperficial, se caracterizan por que la circulación del agua en los
mismos se realiza a través de un medio granular (subterráneo), con una profundidad de
agua cercana a los 0,6 m. La vegetación se planta en este medio granular y el agua está en
contacto con los rizomas y raíces de las plantas”. (Andrade, et al., 2010. pág. 9).
Los humedales de flujo subsuperficial pueden ser de dos tipos:
En función de la forma de aplicación de agua al sistema: humedales de flujo subsuperficial
horizontal humedales de flujo subsuperficial vertical.
27
Figura 6. Humedal de Flujo Subsuperficial Horizontal
Fuente:(Andrade, et al., 2010. pág. 10).
Es el sistema más utilizado en países europeos, consiste en una cama de tierra o arena y
grava, plantada con macrófitas acuáticas en la mayoría de los casos con carrizos, en todo
caso la cama va cubierta con una membrana impermeable.(Andrade, et al., 2010. pág. 10).
2El agua ingresa en forma permanente. Es aplicada en parte superior de un extremo y
recogida por un tubo de drenaje en la parte opuesta inferior. El agua residual se trata a
medida que fluye lateralmente a través de un medio poroso o pistón. La profundidad del
lecho varía entre 0,45 m a 1 m y tiene una pendiente entre 0,5% a 1%.”(Andrade, et al.,
2010. pág. 10).
El agua circula horizontalmente a través del sustrato de manera continua. Se favorecen las
condiciones anaerobias al mantenerse el nivel del agua por debajo del sustrato. Se suelen
desarrollar procesos de desnitrificación, entre otros.
El agua residual no ingresa directamente, al medio granular principal o cuerpo del humedal,
sino que existe una zona de amortiguación generalmente formada por grava de mayor
tamaño
El sistema de recogida consiste en un tubo de drenaje cribado, rodeado de grava de igual
tamaño que la utilizada al inicio. El diámetro de la grava de ingreso y salida oscila entre 50
y 100 mm.
28
La zona de plantación está construida por grava fina de un solo diámetro entre 3mm y 32
mm.
Es fundamental que el agua residual que ingresa se mantenga en un nivel inferior a la
superficie (5-10cm), lo cual se logra regulando el nivel del dispositivo de salida en función
a este requerimiento.
Figura 7.Humedal de Flujo Subsuperficial Vertical
Fuente: (Andrade, et al., 2010. pág. 10).
Los sistemas verticales con flujo sub superficial son cargados intermitentemente. De esta
manera, las condiciones de saturación con agua en la cama matriz son seguidas por
periodos de insaturación, estimulando el suministro de oxígeno. Hay muchas posibilidades
de variar la distribución de intervalos, la composición de la cama matriz.
Humedales artificiales de flujo subsuperficial vertical: el agua circula verticalmente a través
del sustrato de manera intermitente. Se suelen incluir chimeneas de aireación para favorecer
las condiciones aerobias. Se suelen desarrollar procesos de nitrificación, entre otros.
(Andrade, et al., 2010. pág. 10).
29
2.1.4. Componentes del Humedal Artificial:
“Los humedales construidos o artificiales consisten en el diseño correcto
de un depósito que contiene agua, substrato, y plantas emergentes,
(material vegetal) en su mayoría. Estos componentes pueden variar al
momento de construcción un humedal. Otros componentes importantes
de los humedales, como las comunidades de microbios y los
invertebrados acuáticos, se desarrollan naturalmente” (Toruño Odel. s/f,
4).
Listado de componentes:
Agua
Sustrato
Plantas emergentes, macrófitas o material vegetal
Comunidades de microbios
Invertebrados acuáticos
Agua:
“Es probable que se formen humedales en donde se acumule una pequeña
capa de agua sobre la superficie del terreno y donde exista una capa del
subsuelo relativamente impermeable que prevenga la filtración del agua
en el subsuelo. Estas condiciones pueden crearse para construir un
humedal casi en cualquier parte modificando la superficie del terreno para
que pueda recolectar agua y sellando la cubeta para retener el agua”
(Universidad Nacional de la Plata, 2013, pág. 9-10).
Debido al área superficial del agua y su poca profundidad, un sistema
actúa recíproca y fuertemente con la atmósfera a través de la lluvia y la
evapotranspiración (la pérdida combinada de agua por evaporación de la
superficie de agua y pérdida a través de la transpiración de las plantas).
La densidad de la vegetación en un humedal afecta fuertemente su
hidrología, primero, obstruyendo caminos de flujo siendo sinuoso el
movimiento del agua a través de la red de tallos, hojas, raíces, y rizomas
y, segundo, bloqueando la exposición al viento y al sol (Andrade et al.,
2010. pág.12).
30
Sustrato:
Al ser las macrófitas, plantas faltantes crece en superficie sin necesidad de sustrato pero
requieren muchos nutrientes que obtienen del agua donde van a desarrollarse. Para el caso
el sustrato será importante en la medida que se utilizará para la construcción de los
estanques propios del humedal. (Andrade et al., 2010. pág.12).
Sustrato (medio granular)
“En los humedales, el sustrato está formado por el suelo: arena, grava,
roca, sedimentos y restos de vegetación que se acumulan en el humedal
debido al crecimiento biológico.La principal característica del medio es
que debe tener la permeabilidad suficiente para permitir el paso del agua a
través de él. Esto obliga a utilizar suelos de tipo granular, principalmente
grava seleccionada con un diámetro de 5 mm aproximadamente y con
pocos finos.” (Andrade et al., 2010. pág.12).
El sustrato, sedimentos y los restos de vegetación en los humedales artificiales son
importantes por varias razones:
Soportan a muchos de los organismos vivientes en el humedal.
La permeabilidad del sustrato afecta el movimiento del agua a través del humedal.
Muchas transformaciones químicas y biológicas (sobre todo microbianas) tienen
lugar dentro del sustrato.
Proporciona almacenamiento para muchos contaminantes.
La acumulación de restos de vegetación aumenta la cantidad de materia orgánica en
el humedal.
“La materia orgánica da lugar al intercambio de materia, fijación de
microorganismos y es una fuente de carbono que es a la vez, la fuente de
energía para algunas de las más importantes reacciones biológicas en el
humedal. El medio es responsable directo de la extracción de algunas
sustancias contaminantes mediante interacciones físicas y químicas. El
tamaño del medio granular afecta directamente al flujo hidráulico del
humedal y por ende en el caudal de agua a tratar. Si el lecho granular está
31
constituido por elevadas cantidades de arcilla y limo, se consigue una
mayor capacidad de absorción y una mejor filtración, ya que la adsorción
es alta y el diámetro de los huecos es pequeño. Pero también este medio
presenta una elevada resistencia hidráulica y requiere velocidades de flujo
muy bajas, limitando el caudal a tratar.” (Andrade et al., 2010. pág.12).
Por el contrario, si el lecho granular está formado por gravas y arenas, disminuye la
capacidad de adsorción y el poder filtrador del medio, pero aumenta la conductividad
hidráulica. “De forma indirecta, el medio granular contribuye a la eliminación de
contaminantes porque sirve de soporte de crecimiento de las plantas y colonias de
microorganismos que llevan a cabo la actividad biodegradadora (biopelículas)” (Andrade et
al., 2010. pág.12).
Plantas macrófitas o Material vegetal:
Se hablará de macrófitas como el elemento de tipo vegetal que hará la parte fundamental en
la descontaminación de las aguas residuales de la quebrada La Nutria. Las macrófitas
constituyen formas macroscópicas de vegetación acuática. Comprenden las macroalgas, las
pteridofitas (musgos, helechos) adaptadas a la vida acuática y las angiospermas.
Presentan adaptaciones a este tipo de vida tales como: cutícula fina, estomas no
funcionales, estructuras poco lignificadas.
Teniendo en cuenta la morfología y fisiología, las macrófitas pueden clasificarse según la
forma de fijación en:
32
Tabla 1. Descripción de plantas Macrófitas (Utilizadas para la Prueba Piloto).
Nombre común/
científico
Descripción General
Buchón
Cucharita
Limnobium
laevigatum
Pertenece a la familia Hidrocaritáceas. Están provistas de un tejido
esponjoso que funciona como un perfecto flotador. Su utilidad
radica en que vitaliza las aguas de suerte que donde ella crece se
desarrollan muy bien los pececillos nativos de los ríos y quebradas
del altiplano tales como las aguapuchas y los capitanes.
Buchón de agua Eichhornia
crassipes
Familia: Pontederiaceae. Llamado comúnmente flor de bora,
camalote, jacinto de agua común o tarope, Es originaria de las
aguas dulces de las regiones cálidas de América del Sur, en las
cuencas Amazónica, y del Plata. Es usada como planta medicinal,
fertilizante de suelos y decorativa; por fuera de su nicho original se
la considera especie invasora. Habita en cuerpos de agua dulce
localizados a latitudes no mayores de 40°N y 45°S. Temperaturas
menores de 0°C afectan su crecimiento al igual que alta salinidad.
Sin embargo, cuerpos de agua eutroficados que contienen niveles
altos de nitrógeno, fosforo, potasio al igual que aguas contaminada
con metales pesados como cobre y plomo no limitan su
crecimiento ya que puede anclarse y enraizar en suelos saturados
de agua por un corto periodo de tiempo.
Carretón de
agua Marsilia
quadrifolia
Originaria de Norteamérica, pertenece a las Marsiliaceas, una
familia de helechos acuáticos de los humedales. Arraigadas en el
fondo o en el suelo saturado de agua, con el tallo horizontal y
dorsiventral, que desarrolla en la parte superior dos hileras de
hojas de largos peciolos, y en la cara inferior raíces. En las hojas
se encuentran estructuras portadoras de soros, en cuyo interior
están las esporas,. Este helecho se usa mucho en estanques y
acuarios. Son muy abundantes en los humedales de Bogotá.
Junco
Scirpus
californicus
Pertenece a la familia Cyperáceas. Son plantas perennes. Tienen
un rizoma o tallo subterráneo muy robusto con el que se anclan
firmemente al suelo blando del pantano y desarrollan allí una red
de la que brotan los largos tallos aéreos cilíndricos y erguidos de
verde intenso que se arquean. En el extremo de los tallos producen
33
una pequeña espiga de color café con granos que sirven de
alimento a varias especies de pájaros, entre ellos el toche de
laguna o monjita.
Lenteja de agua Lemma minor
Son pequeñas macrófitas flotantes que prosperan en aguas
estancadas o de corriente lenta. Su crecimiento es muy rápido, y
constituyen en su hábitat natural, un alimento apreciado por peces,
aves palmípedas, roedores acuáticos
Oreja de ratón Dichondra repens
Dichondra es una interesantísima planta tapizante que merece la
pena destacarse.
Hojas son de forma arriñonada y de color verde intenso. Tiene
unos pocos centímetros de altura (5-10 cm.). Soporta muy bien la
sombra. Se desarrolla bien en zonas húmedas, en general debajo
de árboles o a pleno sol pero sólo si la humedad es suficiente.
Temperaturas: resiste hasta -9º. Necesita fertilización en
nitrógeno.
Fuente: Napoleón, (2014) Proyecto "Contribución desde la Escuela a la recuperación
del Humedal de la Conejera
Macrófitas Fijas al Sustrato
Macrófitas emergentes: “en suelos anegados permanentes o temporalmente; en general
son plantas perennes, con órganos reproductores aéreos” (Andrade et al., 2010. pág.8)
Macrófitas de hojas flotantes: “principalmente angiospermas; sobre suelos anegados. Los
órganos reproductores son flotantes o aéreos.” (Andrade et al., 2010. pág.8)
Macrófitas sumergidas: “comprenden algunos helechos, numerosos musgos y carofitas y
muchas angiospermas. Se encuentran en toda la zona fótica (a la cual llega la luz solar),
aunque las angiospermas vasculares sólo viven hasta los 10 m de profundidad
aproximadamente. Los órganos reproductores son aéreos, flotantes o sumergidos”.
(Andrade et al., 2010. pág.8).
34
Macrófitas flotantes libres:
Presentan formas muy diversas desde plantas de gran tamaño con roseta de hojas aéreas y/o
flotantes y con raíces sumergidas bien desarrolladas a pequeñas plantas que flotan en la
superficie, con muy pocas raíces o ninguna. Los órganos reproductores son flotantes o
aéreos pero muy raramente están sumergidos. Los inconvenientes relacionados con la
presencia de macrófitas son:
Pueden actuar como fuente de vectores propagadores de enfermedades y plagas.
Favorecen la ausencia de oxígeno en el cuerpo de agua (en grandes coberturas de
macrófitas flotantes).
Producen sombra a plantas sumergidas y algas que liberan oxígeno por fotosíntesis.
Grandes masa de macrófitas en descomposición acumulan materia orgánica en
general en el sedimento, volviéndolo anóxico (es decir, sin oxígeno).
Taponamiento de canales de riego y de navegación.
Problemas en represas, en puentes y obras de ingeniería en general por acumulación
de macrófitas flotantes que se embalsan, ejercen presión sobre estas obras pudiendo
peligrar su infraestructura.
Problemas en lugares de recreación debido a que al encontrarse en grandes
cantidades, hay gran cantidad de materia en descomposición y produce mal olor.
35
Figura 2 macrófitas comunes en humedales artificiales
Figura 8.Macrófitas utilizadas más comúnmente en humedales artificiales
Fuente: (Gómez, 2009)
Comunidades de microbios:
Una característica fundamental de los humedales es que sus funciones son principalmente
reguladas por los microorganismos y su metabolismo. Los microorganismos incluyen
bacterias, levaduras, hongos, y protozoarios. La biomasa microbiana consume gran parte
del carbono orgánico y muchos nutrientes.
La actividad microbiana:
Transforma un gran número de sustancias orgánicas e inorgánicas en sustancias
inocuas o insolubles.
Altera las condiciones de potencial redox del substrato y así afecta la capacidad de
proceso del humedal.
Está involucrada en el reciclaje de nutrientes.
Algunas transformaciones microbianas son aeróbicas (es decir, requieren oxígeno libre)
mientras otras son anaeróbicas (tienen lugar en ausencia de oxígeno libre). Muchas especies
bacterianas son facultativas, es decir, son capaces de funcionar bajo condiciones aeróbicas
y anaeróbicas en respuesta a los cambios en las condiciones medioambientales.
36
Las poblaciones microbianas se ajustan a los cambios en el agua que les llega y se pueden
extender rápidamente cuando se tiene la suficiente energía. Cuando las condiciones
medioambientales no son convenientes, muchos microorganismos se inactivan y puede
permanecer así durante años. “La comunidad microbiana de un humedal construido puede
ser afectada por sustancias tóxicas, como pesticidas y metales pesados, y debe tenerse
cuidado para prevenir que tales sustancias se introduzcan en las cadenas tróficas en
concentraciones perjudiciales” (Lara, 1999)
Invertebrados acuáticos:
Los humedales construidos proveen un hábitat para una rica diversidad de invertebrados y
vertebrados.
Los animales invertebrados, como insectos y gusanos, contribuyen al
proceso de tratamiento fragmentando el detritus consumiendo materia
orgánica. Las larvas de muchos insectos son acuáticas y consumen
cantidades significantes de materia durante sus fases larvales”. (Lara,
Peña,1999. Componentes del Humedal).
2.2 Estado del Arte de Humedales Artificiales
Al buscar referencia sobre los humedales artificiales como estrategia para la remoción de
compuestos de aguas contaminadas, se encuentra que desde hace aproximadamente dos
décadas se vienen desarrollando investigaciones que muestras su eficiencia en todos los
ámbitos. (Vetivercol Servicios y Consultorías, s/f, pág. 1-20).
Existe una gran variedad de artículos, revistas, folletos, textos y libros que describen las
condiciones específicas en un paso a paso para que el diseño sea exitoso. (Peña y Lara
.2012. Pág. 40-53)
Al seleccionar el material vegetal o macrófitas detallan extensamente las características de
cada tipo de macrófitas. Especifican las características en la selección del suelo y las
37
condiciones hidrogeológicas, seguidamente encontrará algunos criterios bibliográficos, para
el diseño de humedales artificiales. (Martero y Lara, 2012, Pág. 224-243).
Los humedales artificiales se pueden clasificar de acuerdo a varios criterios, iniciando por
el régimen del flujo del agua, está clasificación inicial es (1) humedales artificiales de flujo
superficial con macrófitas emergentes, (2) humedales artificiales su superficiales cuyo
diseño puede ser en forma vertical u horizontal, esto se define de acuerdo a las necesidades
propias del agua a tratar. (Andrade et al., 2010. pág.16-20).
Dentro de la clasificación se pudo establecer que según las características del agua que se
va tratar el tipo más indicado para este trabajo es un humedal de flujo sub superficial
horizontal con macrófitas flotantes, debido a su capacidad para tratar aguas contaminadas
de origen mixto. Al referirse a mixtos se hace relación a aguas negras domiciliarias,
agropecuarias y con materia orgánica. (González, 2010, Pág. 79-89)
Para alcanzar óptimos resultados en la eficiencia de los humedales artificiales en ocasiones
es necesario utilizar pre tratamientos como trampas de grasas y filtros de solidos
suspendidos por celdas de tamaños. ( Ministerio de Desarrollo Económico, 2000, Pág. 27-
127)
De igual manera es importante incluir dentro del diseño macrófitas que se adapten a las
características del terreno teniendo presente el PH, la materia para remover, el aforo de
agua e incluso las condiciones climáticas como la temperatura. Las macrófitas son
clasificadas en enraizadas y flotantes. Estas primeras a su vez se subdividen en emergentes,
sumergidas y flotantes. Generalmente se usa una sola clase de macrófitas no queriendo
decir esto que el incluir mancomunadamente macrófitas estas no puedan ser más eficientes.
(Rivera Carolina, s/f, pág. 1-4).
En el diseño de humedales artificiales que tratan aguas residuales e
industriales, las variables: concentración inicial del agua, caudal de
entrada y concentración requerida a la salida, son función del diseño y se
convierten en datos conocidos. Sin embargo, esta información inicial no
es válida en el tratamiento de las aguas de lluvia, debido a las
fluctuaciones en los parámetros de entrada (caudal y concentraciones);
por lo tanto, algunos métodos de diseño se han presentado de manera
empírica.(Lara, Peña, 1999, pág. 43).
38
METODOLOGÍA
La investigación se llevó a cabo bajo el enfoque de estudio de campo o laboratorio de tipo
exploratorio. Para lo cual se adelantaron los siguientes procedimientos:
Análisis Químico y biológico/ organoléptico del agua de la quebrada La Nutria.
Para hacer el análisis del agua de la quebrada La Nutria, se siguió el PROTOCOLO PARA
LA TOMA DE MUESTRAS DE AGUAS RESIDUALES del IDEAM que puede ser
descargada gratuitamente desde la página Institucional,
(http://datateca.unad.edu.co/contenidos/301332/Tratamiento_de_aguas_residuales_AVA/T
oma_Muestras_AguasResiduales.pdf) con el objetivo de mantener los requerimientos,
instrucciones y cuidados que se deben tener en cuenta para la toma de muestras de aguas
residuales industriales (ARI) o domésticas (ARD) para análisis en el Laboratorio.
Los puntos de muestreo fueron seleccionados aleatoriamente en el sector alto, medio y bajo
del área administrativa del Parque Ecológico Distrital de Montaña PEDMEN,(
Observatorio Ambiental de Bogotá, s/f, Información Detallada del Indicador) ya que
comprende descargas del sector nombrado como invasión de los Libertadores; paso de
comunicación interbarrial y parte baja del barrio El Triunfo.
Posteriormente las muestras fueron sometidas a análisis físico, químico y biológico en el
laboratorio del Colegio Colsubsidio Nueva Roma IED, siguiendo el instructivo
anteriormente mencionado y con base en los siguientes parámetros.
39
Tabla 2.Parámetros de calidad del Agua
Fuente: http://aquafeed.co/monitoreo-de-la-calidad-de-agua-del-estanque-para-mejorar-
la-produccion-de-camarones-y-peces/
De igual forma se consideró pertinente hacer el estudio de la composición del agua residual
de la quebrada La Nutria, para esto se hizo un recorrido por la ronda de la quebrada La
Nutria, haciendo registro fotográfico de los elementos que se vierten y arrojan a sus aguas.
1. Eficiencia de Macrófitas
Este proceso se llevó a cabo en las instalaciones del Colegio Colsubsidio Nueva Roma IED,
donde se realizó el siguiente procedimiento:
Determinar macrófita / volumen de agua: Para determinar la cantidad de macrófita que se
sembraría en cada prototipo se utilizó el método simplex 4 x 0,5 (cuatro partes de agua por
0,5 parte de macrófitas).
40
Figura 9. Volumen de Agua para Prueba Piloto.
Durante 7 días continuos se llevó a cabo la observación y registro fotográfico de los
avances y cambios organolépticos que surgen en los prototipos.
En total se instalaron 6 peceras con una macrófitas diferente cada recipiente. En total cada
recipiente ( pecera) contenía 20 litros de agua por 2.5 kilos de macrófita.
Dos horas antes se había recogido agua de la quebrada La Nutria y se trasportó hasta el
laboratorio de biología del Colegio Colsubsidio Nueva Roma, distantes 300 metros, el uno
del otro.
Se vertió el agua en cada pecera, 5000 ml, y se dispone en ellas las macrófitas haciendo el
registro organoléptico del agua y se toma muestras del agua inicial para hacer el análisis
químico y biológico. (Observar imágenes)
Cabe anotar que los prototipos con las macrófitas siempre estuvieron a condiciones
ambiente, tratando de conservar relación con lugar original.
1 Litro de aguas = 1 Kilo de macrófitas Por 20 litros de agua, 2,5 kilos de macrófitas
41
Figura 2.Eficiencia de Macrófitas
Figura 10.Eficiencia de Macrófitas
El día 8 se desmontan los prototipos, se lavan las peceras y se vuelve a repetir el proceso
con las mismas macrófitas del momento inicial pero haciendo una observación más puntual
de las que mostraron mayor resistencia y eficiencia en la primera semana. Cabe anotar que
se toman 8 días de tiempo entre cada experimento se hizo para tener una medida ( tiempo)
estándar .
Luego de repetir el proceso, por dos veces, se pudo determinar que la planta acuática con
mayor eficiencia dadas las características del contexto es el buchón de agua, Eichhornia
crassipes, trabajando conjuntamente con la oreja de ratón.
42
El misceláneo de buchón de agua y oreja de ratón se encontró eficiente entre otras, por las
siguientes características:
• Las bacterias están siempre presentes en la planta del buchón de agua puesto que el
nitrógeno se elimina por fenómenos de nitrificación-des nitrificación y amonificación,
realizados por bacterias. Por tal motivo éstas son de vital importancia en el proceso de
purificación del agua.
• Tiene la capacidad de purificar el agua contaminada, para hacer este proceso utiliza
métodos de fitorremediación entre estos procesos se encuentra la fito estimulación, la fito
volatización, la fito estabilización, y la rizo filtración. En el humedal artificial que se
propone se utilizará la rizo filtración.
La Rizo filtración, es una técnica alternativa de fitorremediación, que usa raíces de plantas
para descontaminar aguas o efluentes líquidos. Se puede usar para el tratamiento de aguas
contaminadas de origen domiciliario, ya que es una de las opciones que presenta el mejor
costo-beneficio respecto a otros métodos mecánicos o químicos empleados con los mismos
fines.
1. Actores sociales Localidad cuarta San Cristóbal:
El componente social es un factor importante en el alcance de los objetivos de todo
proyecto, ya que su interacción, relación y apropiación permite la consolidación de las
partes.
Incluir los miembros de la comunidad en la ejecución de un proyecto, empoderarlos y
delegar responsabilidades directas puede garantizar su efectivo desarrollo , cuidado y
mantenimiento e incluso pueden aparecer ideas nuevas e innovadoras que mejoren los
resultados propuestos.
Las agendas ambientales locales, en este caso la agenda ambiental de la localidad de San
Cristóbal, incluyen la línea base ambiental y en su componente social se puede encontrar el
inventario de los actores sociales más relevantes de la localidad, seguidamente se consultó
la base de datos de la Secretaria Distrital de Salud, específicamente la información de la
localidad Cuarta; estos dos reportes se confrontaron con los conocimientos que tengo del
sector y de sus actores para definir la tabla que se adjunta, donde se listan los actores
sociales del sector.
43
Teniendo en cuenta que la elaboración del diagnóstico local requiere la participación
comunitaria y la colaboración de diversos entes institucionales para la generación de la
información, es importante elaborar un mapa de redes que permita identificarlos con el fin
de optimizar el proceso sin descuidar ningún sector en su desarrollo. Así las cosas, los
actores sociales identificados se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 3.Tabla Listado de actores sociales localidad cuarta de San Cristóbal
Fuente: Diagnóstico local En salud con participación social 2011, Ese hospital San
Cristóbal
44
RESULTADOS
1. Análisis Químico y biológico/ organoléptico del agua de la quebrada La Nutria.
Luego del análisis Biológico,/ organoléptico y Químico del agua de la quebrada La Nutria
se obtuvieron los resultados ( Tabla 4) al ser comparados con los valores admisibles según
el Decreto 475 de 1998 del Ministerio de Medio Ambiente.(Elaboración propia)
Parámetros físicos, químicos y bilógicos del agua de la quebrada La Nutria.
El agua extraída de la quebrada La Nutría fue sometida a pruebas en el laboratorio del
Colegio Colsubsidio Nueva Roma IED, donde se encontraron los siguientes valores para
sus parámetros:
Tabla 4. Parámetros Físicos Quebrada la Nutria
Tabla 5.Parámetros Químicos Quebrada la Nutria.
Parámetro Valor Encontrado Valor Admisible
Turbidez 25.3 ntu 5 ntu
Conductividad 2749 µS/cm 50 -1000 micromhos/cm
Parámetro Valor Encontrado Valor Admisible
Ph 13,6 6.5
Alcalinidad 139 mg/l 1 CaCO300
Solidos
suspendidos
totales
430 mg/l
Ausentes
Cloruros 0,7 mg/l 250 Cl-
Grasas y aceites 15mg/l. Ausentes
Nitrógeno total 6,3 mg/l 0.1 mg/l
Mercurio 0,5 mg/l 0.001 mg/l
Cromo 0,3mg/l 0.01 mg/l
45
Parámetros Biológicos
Es posible afirmar que según el Decreto 475 de 1998 del Ministerio de Salud Pública de
Colombia, el agua de la quebrada La Nutría es totalmente impotable e incluso la convierte
en peligrosa para el uso agropecuario ya que contiene trazas de metales que se fijan a los
vegetales y estos al ser ingeridos por el ser humano ocasionan problemas de salud como
daño al sistema nervioso, a las funciones del cerebro, al ADN y cromosomas; reacciones
alérgicas, irritación de la piel, cansancio, y dolor de cabeza, daño en el esperma, defectos de
nacimientos y abortos, degradación de la habilidad para aprender, cambios en la
personalidad, temblores, cambios en la visión, sordera, incoordinación de músculos y
pérdida de la memoria. Daño en el cromosoma y es conocido que causa mongolismo.
(Congreso de la Republica, 1998, Decreto 475 de 1998).
Llama la atención los niveles de materia orgánica identificados en el agua de la quebrada
La Nutria, ya que la contaminación fecal de fuentes de abastecimientos de agua ha
ocasionado epidemias y es una de las problemáticas más relevantes, principalmente en las
ciudades, como Bogotá, donde la contaminación del agua es debida al vertimiento de
aguas domésticas, residuales e industriales a los cuerpos hídricos y al desecho de basuras;
Los agentes patógenos implicados en la transmisión hídrica de enfermedades son las
bacterias, virus, protozoos, helmintos y cianobacterias.(Red Iberoamericana de
Potabilización y Depuración de Agua, s/f, pág. 222).
2- Macrófitas más eficiente
Para determinar la eficiencia de la macrófitas de acuerdo con los niveles de
contaminación de la quebrada La Nutría, se utilizaron 6 tipos de macrófitas pero
también se realizó un misceláneo entre oreja de ratón y buchón de agua que resulto ser
mayormente eficiente.
Seguidamente se anexan los cambios en los parámetros:
46
Planta 1. Buchón de Agua o Jacinto de agua (Eichhornia crassipes)
Tabla 6.Eficiencia del Buchón de Agua (Dichondra)
Parámetro Valor obtenido Valor inicial
Ph 4.5 13.6
Temperatura 10°C 6°C
Conductividad 3330 µS/cm 310 y 5749 µS/cm
Oxígeno disuelto 1,9 mg/l 2,9 mg/l
Turbidez ntu 1.4 ntu 12.3 ntu
Dureza 79mg/l 94mg/l
Alcalinidad 102 mg/l 139 mg/l
Cloruros 0,2 mg/l 0,7 mg/l
Solidos suspendidos
totales
302 mg/l 364 mg/l
DQO 80 mg/l 140 mg/l
DQO2 0,4 mg/l 0,4 mg/l
Grasas y aceites 0.8mg/l. 15mg/l.
Nitrógeno total 4.5mg/l 6,3 mg/l
Mercurio 0,5 mg/l 0,5 mg/l
Cromo 0,3mg/l 0,3mg/l
Materia orgánica
(coliformes)
5600 13000
Solidos disueltos 200 mg/l 364 mg/l
47
Planta N° 2 Oreja de ratón (Dichondra)
Tabla 7.Eficiencia de la Oreja de Ratón
Parámetro Valor obtenido Valor inicial
Ph 5.5 13.6
Temperatura 10°C 6°C
Conductividad 2556 µS/cm 310 y 5749 µS/cm
Oxígeno disuelto 1,5 mg/l 2,9 mg/l
Turbidez ntu 1.35 ntu 12.3 ntu
Dureza 45mg/l 94mg/l
Alcalinidad 89 mg/l 139 mg/l
Cloruros 0,5 mg/l 0,7 mg/l
Solidos suspendidos
totales
338mg/l 364 mg/l
DQO 80mg/l 140 mg/l
DQO2 0,1 mg/l 0,4 mg/l
Grasas y aceites 0.8mg/l. 15mg/l.
Nitrógeno total 3.0mg/l 6,3 mg/l
Mercurio 0,5 mg/l
Cromo 0,3mg/l
Materia orgánica
(coliformes)
5600 13000
Solidos disueltos 200 mg/l 364 mg/l
48
Planta N° 3 Lechuga de agua (Pistia stratiotes)
Tabla 8.Eficiencia de Lechuga de Agua
Parámetro Valor inicial Resultado
Ph 13.6 45
Temperatura 6°C 12°C
Conductividad 2556 µS/cm 310 y 5749 µS/cm
Oxígeno disuelto 2,9 mg/l 2,5 mg/l
Turbidez ntu 12.3 ntu
Alcalinidad 94mg/l 135 mg/l
Cloruros 139 mg/l 0,7 mg/l
Solidos suspendidos
totales
0,7 mg/l 302 mg/l
DQO 364 mg/l 140 mg/l
DQO2 140 mg/l 0,4 mg/l
Grasas y aceites 0,4 mg/l 0mg/l.
Nitrógeno total 15mg/l. 8,3 mg/l
Mercurio 6,3 mg/l 0,5 mg/l
Cromo 0,5 mg/l 0,3mg/l
Materia orgánica
(coliformes)
0,3mg/l 13000
Solidos disueltos 13000 364 mg/l
364 mg/l
49
Planta N° 4 Misceláneo Buchón de agua y oreja de ratón.
Tabla 9.Tabla comparativa de Eficiencia de Macrófitas
Parámetro Valor
inicial
Eficacia
del
Buchón
de agua
Eficiencia
de oreja de
ratón
Eficiencia
lechuga de
agua
Eficiencia de
misceláneo
Ph 13.6 4.5 5.5 13.6 4.5
Temperatura 6°C 10°C 10°C 6°C 10°C
Conductividad 310 y
5749
µS/cm
3330
µS/cm
2556 µS/cm 2556 µS/cm 3330 µS/cm
Oxígeno disuelto 2,9 mg/l 1,9 mg/l 1,5 mg/l 2,9 mg/l 1,9 mg/l
Turbidez ntu 12.3 ntu 1.4 ntu 1.35 ntu 12.3 ntu 1.4 ntu
Dureza 94mg/l 79mg/l 45mg/l 94mg/l 79mg/l
Alcalinidad 139 mg/l 102
mg/l
89 mg/l 139 mg/l 102 mg/l
Cloruros 0,7 mg/l 0,2 mg/l 0,5 mg/l 0,7 mg/l 0,2 mg/l
Solidos suspendidos
totales
364 mg/l 302
mg/l
338mg/l 364 mg/l 302 mg/l
DQO 140 mg/l 80 mg/l 80mg/l 140 mg/l 80 mg/l
DQO2 0,4 mg/l 0,4 mg/l 0,1 mg/l 0,4 mg/l 0,4 mg/l
Grasas y aceites 15mg/l. 0.8mg/l. 0.8mg/l. 15mg/l. 0.8mg/l.
Nitrógeno total 6,3 mg/l 4.5mg/l 3.0mg/l 6,3 mg/l 4.5mg/l
Mercurio 0,5 mg/l 0,5 mg/l 0,5 mg/l 0,5 mg/l
Cromo 0,3mg/l 0,3mg/l 0,3mg/l 0,3mg/l
Materia orgánica
(coliformes)
13000 5600 5600 13000 300
Solidos disueltos 364 mg/l 200
mg/l
200 mg/l 364 mg/l 200 mg/l
50
Aunque el buchón de agua deja ver su poder, al comparar los resultados con el misceláneo
entre buchón de agua y oreja de ratón es aún más eficiente pues redujo significativamente
valores de materia orgánica, solidos disueltos y PH, llevándolos incluso cerca de los
niveles permisibles.
Cabe anotar que para obtener estos resultados se adelantaron experimentos en prototipos
conservando las características físicas, químicas y biológicas de las muestras, en recipientes
tipo peceras, en dos momentos diferentes y durante un lapso de 8 días.
Esta observación se debe a las características que tiene el buchón de agua:
Eliminación de sólidos en suspendidos: “Los sólidos se eliminan por sedimentación,
decantación, filtración y degradación a través del conjunto que forma el sustrato del
humedal con las raíces y rizomas del Jacinto o buchón de agua.”(Camacho y Ordoñez,
2008. Pág. 104).
“Eliminación de materia orgánica: La cual es realizada por los
microorganismos que viven adheridos al sistema radicular de la planta y
que reciben el oxígeno a través de un sistema de aireación muy
especializado. Una parte de la aireación del agua también se realiza por
difusión del oxígeno del aire a través de la superficie del agua. También
se elimina una parte de la materia orgánica por sedimentación”
(Medioambiente2012.2012. Párr. 8).
“Eliminación de nitrógeno: El nitrógeno se elimina por diversos procesos: absorción directa
por la planta y, en menor medida, por fenómenos de nitrificación-desnitrificación y
amonificación, realizados por bacterias” (Madrid más D.2006.Párr 6).
“Eliminación de microorganismos patógenos: Por filtración y adsorción en partículas de
arcilla, acción predatoria de otros organismos (bacteriófagos y protozoos), toxicidad por
antibióticos producidos por las raíces y por la radiación UV contenida en los rayos solares”. (Madrid más D.2006.Párr 8).
Trazas de Metales: Tienen una alta afinidad por adsorción con materia orgánica y pueden
ser acumulados en los humedales. También existen transformaciones microbianas y
asimilación por la planta, mediante la raíz, la cual atrapa y fija entre sus tejidos
51
concentraciones hasta de 100 mil veces superiores a las del agua que las rodea.
(Fernández, s/f, Pág. 2).
El misceláneo de buchón de agua y oreja de ratón se encontró eficiente entre otras, por las
siguientes características:
“Las bacterias están siempre presentes en la planta del buchón de agua puesto que el
nitrógeno se elimina por fenómenos de nitrificación-des nitrificación y amonificación,
realizados por bacterias. Por tal motivo éstas son de vital importancia en el proceso de
purificación del agua”. (Medioambiente2012.2012. Párr. 1).
“Tiene la capacidad de purificar el agua contaminada, para hacer este proceso utiliza
métodos de: fitorremediación entre estos procesos se encuentra la fito estimulación, la fito
volatización, la fito estabilización, y la rizo filtración. En el humedal artificial que se
propone se utilizará la rizo filtración.” (Medioambiente2012.2012. Párr. 3).
“La Rizo filtración, es una técnica alternativa de fitorremediación, que usa raíces de plantas
para descontaminar aguas o efluentes líquidos.” (Medioambiente2012.2012. Párr. 4). Se
puede usar para el tratamiento de aguas contaminadas de origen domiciliario, ya que es una
de las opciones que presenta el mejor costo-beneficio respecto a otros métodos mecánicos o
químicos empleados con los mismos fines.
2. Actores Sociales del Contexto
El contexto que se analizaron los humedales artificiales se encuentra ubicado en la
Localidad cuarta de San Cristóbal, UPZ Los Libertadores, Barrio El Triunfo; allí se pueden
identificar como actores sociales principales
a. Colegio Colsubsidio Nueva Roma IED: es una Institución educativa que pertenece a
la Caja Colombiana de Subsidio Familiar Colsubsidio, Dirección. Calle 48 Sur No.
4A- 39 Este, Personería Jurídica de Colsubsidio. Resolución 3286 de diciembre 4 de
1957, Nit. 860007336-1. Representante Legal. Dr. LUIS CARLOS ARANGO
VÉLEZ, Rectora. GLORIA C. GALVIS LEAL, Naturaleza. Concesión, Modalidad.
Académica, Carácter. Mixto, Calendario. A, Jornada. Única, Horario. 6:00 a.m. a
12:30 p.m y 12:00 a.m a 6:30 p.m.
b. Parque Ecológico Distrital Entre Nubes: El Ecológico Distrital de Montaña
Entrenubes está localizado al sur- oriente de Bogotá. Entre las localidades de San
52
Cristóbal, Rafael Uribe Uribe Y Usme.
Está conformado por los cerros de Guacamayas, Juan Rey y Cuchilla del Gavilán.
Tiene una extensión de 623 hectáreas y un perímetro de 30 kms. Carrera 3ª ESTE #
50 - 00 SUR - Entrada Al Mirador Juan Rey: Carrera 11 C ESTE # 72Sur.
c. Colegio Distrital Entre Nubes: ubicado en la Calle 43 B sur N° 1D- 03, atiende
estudiantes de estratos 1 y 2 de los grados primero a undécimo con proyectos
transversales que van desde ciencias naturales hasta proyecto de vida.
53
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
Las características de contaminación hídrica de La quebrada La Nutría, permite que los
humedales artificiales sean una tecnología viable para la depuración de aguas residuales,
especialmente si éstas son de origen urbano, como es el caso. Dada su dinámica pueden
llegar convertirse en una alternativa para Bogotá, donde el 56% de sus quebradas, que
hacen parte de su sistema hídrico, están contaminadas. Además los humedales artificiales se
pueden adaptar a las condiciones inclinadas del terrero de las quebradas, lo que hace que
los costos sean relativamente bajos por instalación, operación y mantenimiento, así como
no se requiere equipos de bombeo ya que la fuerza hidráulica con la que baja el agua es
suficiente para su ingresarla a los pozos.
En el caso puntual de la quebrada La Nutria, los estanques o pozos necesitarían ser
impermeabilizados con un polivinilo o geo textil, para evitar la filtración del agua y
permitir el proceso correcto de Fito depuración. Así mismo la entrada y la salida de agua
del humedal se debe compactar al momento de su construcción, porque se correría el
riesgo de que algunas zonas del humedal se colapsen. Tanto a la entrada como a la salida se
deben disponer piedras de un diámetro mayor al que tendrá el medio granular que permita
distinguirlo. El medio granular, cubierto con el bio textil se formará en torno a las plantas
emergentes, que son los constituyentes principales del sistema para que se realicen en
forma completa procesos de retención, sedimentación, asimilación y degradación de los
contaminantes así como la anulación de los microorganismos patógenos.
Debido a la presencia de residuos sólidos en las aguas de la quebrada La Nutria, es
necesario hacer un pre tratamiento de descontaminación, instalando filtros de retención de
solidos que se removerán posteriormente y así permitir que el agua que ingrese a los
humedales esté libre de ellos.
Las macrófitas que resultaron eficientes en este proyecto fueron el buchón de agua al
trabajarlo conjuntamente con la oreja de ratón quienes redujeron en 98%, 12 % y 47 %
los parámetros de materia orgánica, sólidos totales y grasas y aceites , llevando el pH de
13. 6 a 4.5 lo que permitió nivelar la conductividad y la Demanda Química de Oxígeno.
Esta efectividad se dio debido a la acción de los microorganismos (principalmente
54
bacterias), y a mecanismos de degradación microbiana aerobia y degradación microbiana
anaerobia y a fenómenos de filtración que tienen lugar entre el sustrato y su eliminación en
las raíces; permitiendo devolver parcialmente la calidad al agua de la quebrada La nutría.
Para limitar características invasoras de las macrófita es fundamental contar con los actores
sociales de la comunidad, en el caso puntual se hace referencia a miembros de la Junta de
Acción Comunal del Barrio el Triunfo, Barrio Canada Güira, Barrio Nueva Roma, Barrio
Santa Rita Sur Oriental; profesionales del PEDMEN, Comunidad Educativa Colegio
Colsubsidio Nueva Roma IED; IED Entre Nubes, entre otros. Estos actores estarán
organizados en grupos de servicio social y asumirán labores de control, regulación y
utilización, como materia para compost garantizará su desempeño.
Los beneficios que aportan las macrófitas son:
“Pueden utilizarse para alimentación humana, alimentación del ganado,
alimentación de peces y otros animales acuáticos.
Pueden ser utilizadas como fertilizantes.
Pueden usarse para purificación del agua.
Para uso medicinal y en cosmetología.
Para producción de celulosa.
Como fuente de producción de bio-gas.” (Arreghini, 2014)
RECOMENDACONES
Ventajas
Los humedales artificiales son técnica y económicamente factibles para tratar aguas
residuales por varias razones:
Son menos costosos que otras opciones de tratamiento.
Los gastos de operación y mantenimiento son bajos. (energía y suministros)
La operación y mantenimiento no requiere un trabajo permanente en la instalación.
Los humedales soportan bien las variaciones de caudal.
Facilitan el reciclaje y la reutilización del agua.
Proporcionan un hábitat para muchos organismos.
55
Pueden construirse en armonía con el paisaje.
Proporcionan muchos beneficios adicionales a la mejora de la calidad del agua, como el ser
un hábitat para la vida silvestre y un realce de las condiciones estéticas de los espacios
abiertos. Como lo es el PEDMEN.
Limitaciones
Solo aplica para las quebradas que tienen el espacio en su terreno.
El rendimiento del sistema puede ser estacional en respuesta a los cambios en las
condiciones ambientales, incluyendo lluvias y sequías.
Las macrófitas pueden convertirse en un problema ya que la utilización de estas para la
eliminación de nutrientes, la convierten en una biomasa con una elevada concentración de
nutrientes. Es preciso evitar que esta biomasa pase al cauce de la quebrada. Para ello, basta
con hacer una recolección periódica y emplearla como fertilizante o alimento a animales.
56
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62
Anexo.1.Imagen. Zona Topográfica Baja de la Quebrada La Nutria
Fuente:Google Maps
63
Anexo 2.Fotografía.Fotografías Quebrada la Nutria
Fuente: Fotografía propiedad de la autora
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Fuente: Fotografía propiedad de la autora
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Fuente: Fotografía propiedad de la autora
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Fuente: Fotografía propiedad de la autora
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Fuente: Fotografía propiedad de la autora